正常脑组织发育的磁共振质子波谱分析-第三军医大学学报

多体素磁共振质子波谱分析在正常成人脑组织发育的研究

黄华冯占辉吕发金方芳彭娟晏勇*

重庆医科大学附属第一医院神经内科重庆市神经病学重点实验室，重庆 400016

[摘要]：目的：应用多体素2D1H-MRS观察正常成人脑组织主要代谢化合物随年龄变化规律。方法：应用场强为1.5T的磁共振成像系统对50例正常人（19－49岁）脑组织进行1H-MRS采集。计算氮-乙酰门冬氨酸（NAA）与肌酸（Cr）的峰下面积比值以及胆碱复合物（Cho）与肌酸（Cr）峰下面积的比值，并分别与年龄进行相关分析。结果：NAA/Cr值与年龄增加无明显相关性，有逐渐增高趋势。Cho/Cr值随年龄增长呈递减。结论：多体素磁共振质子波谱可无创观察不同年龄组正常人脑组织代谢情况，获得主要代谢产物与年龄的关系，为临床提供参考。

[关键词]正常成人，脑，多体素磁共振波谱

Proton Magnetic Resonance Spectroscopy

in Dvelopment of the Normal Adult Brain [Abstract] Objective ：To discover the metabolic change of brain with age in normal person by using volume-selective , two dimensional 1H-MRS. Method :1H-MRS was obtained use PRESS sequence in 50 normal persons from 19 to 49 years. The areas under the peaks were measured, the ratio of N-acetylaspartate（NAA）, choline（Cho）to creatine（Cr）were caculated .The relationship between the ratio of NAA/Cr, Cho/Cr decreased and age was examined by statistics method. Result: We found there is no relationship between NAA/Cr and age. The ratio of Cho/Cr decreased with age. Conclusion: MRS can detect the metablolic change of the brain with age in normal people, and show the development of the normal brain noninvasively.

[keywords]: Nomal adult; Brain , Two dimensional 1H-MRS

基金项目：国家自然科学基金(30570636)

作者简介：黄华四川达县人在读博士主研方向：难治性癫痫皮质发育障碍E-mail: hhdocter@https://www.wendangku.net/doc/7c17486453.html, 。

*[通讯作者]晏勇，重庆医科大学教授，主任医师，博士生导师，E-mail：yyanpro@https://www.wendangku.net/doc/7c17486453.html,

人脑有成熟至衰老经历一系列复杂的生理生化改变。其中神经元、胶质细胞及髓鞘的组成构成其演变的主要因素。因而，这些组成成分的改变与脑代谢密切相关。正常成人随着年龄的增长，脑灰质的数量逐渐减少，这是脑老年化的一个指标。因此应用一种无创技术观察脑内正常的生理生化演变进程成为研究热点。

质子磁共振波谱是随着磁共振技术的发展而逐渐发展起来的一门新技术，一种无创性获得活体生理及病理物质代谢的检查方法[1]。目前已经由单体素发展为二维多体素扫描，正逐渐应用于临床研究，如急性脑梗死的代谢改变，代谢性脑病、脑肿瘤等[2]。本研究应用多体素磁共振波谱研究成人不同年龄组脑组织代谢的变化，反映成人脑组织的发育，同时为疾病的研究提供临床参考。

1材料和方法

1.1 一般资料选择50例均为成人健康受试者，经GE signa highspeed MR/i 1.5T 超导MRI仪平扫显示正常头颅MRI及顶叶质子磁共振波谱，其中男28例、女22例，平均年龄为34岁（19－49岁）。我们把此年龄段分为三组，19－29岁(18例)、30－39岁(14例)、40－49岁(18例)。所有健康受试者均同意参加此次研究。

1.2 MRI检查方法采用GE signa highspeed MR/I 1.5T超导型磁共振成像系统，全部受试者均行常规MR及多体素2D1H-MRS扫描。常规MR扫描包括轴位SE-TIWI、FSE-T2WI、T2-FLAIR，矢状位或冠状位SE-T1WI扫描，扫描参数TR350ms/TE10ms（SE-T1WI）；TR 3000 ms/TE90ms （FSE-T2WI）；TR 8000ms/TE120ms（T2-FLAIR，T1＝2000ms）；FOV24×24，层厚8mm，矩阵256×256，间隔2ms，NEX=2。常规MR扫描结束后行多体素2D1H-MRS扫描，采集序列选用点分辨表面线圈法（PRESS），用PRESS序列在感兴趣区内进行匀场，使水峰的半高全宽小于8Hz，同时测定水的共振频率，将水的共振频率输入化学位移选择（CHESS）序列，然后通过改变序列中的脉冲激励角度以获得最佳的抑制效果。水抑制大于96％水平。在此基础上用使用PRESS 序列进行波谱数据的采集，TR1000ms，TE144ms，激励次数为200次，层厚8mm，间隔2mm，Fov24×24，矩阵128×128，扫描时间3min40s。采集结束后马上进行无水抑制的扫描（激励次数改为8次，其他参数不变），将两次扫描结果经计算机结合以消除涡流的影响，而得到各代谢产物的波峰。VOI（感兴趣区）层面位于顶叶，尽

可能避免来自头皮、颅底骨骼、脂肪、脑脊液的干扰（见图1-1）。

1.3图象分析与测量采用GE Signa LX Release9.1 版Functool（2）spectroscopy-2DBrain分析软件进行图像分析，同时获得化学位移图、波谱、代谢图、以及代谢和解剖叠加图。ROI采用1个像素大小为测量单位。观察的主要代谢物为氮-乙酰门冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、胆碱复合物（Cho）（见图1-2）。并计算各代谢物水平的测定以波谱覆盖的面积为准。对所有MRS部位测量值均重复测定3次并取其平均值，并计算NAA/Cr、Cho/Cr比值。

1.4统计学处理采用SAS8.2专用统计分析软件包，统计结果以均数±标准差（x±SD）表示。对不同年龄组间的NAA/Cr、CHO/Cr值进行单因素方差分析（Oneway-ANOVA）法，P<0.05为均数间有统计学意义，并采用SNK法（Student-Newman-Keuls，q检验），对各组之间进行两两比较，统计结果以P<0.05为有显著性。受试者NAA/Cr、CHO/Cr与年龄之间相关性研究应用简单直线相关分析来判断各参数之间相关性，均以r>0.50 P<0.05认为其相关有统计学意义。对不同性别的NAA/Cr、CHO/Cr值比较，进行t检验，P<0.05为均数间有统计学意义。

2结果：

2．1 正常对照组50例受试者顶叶的NAA/Cr值与年龄变化相关性的研究中显示：NAA/Cr值与年龄改变无明显相关性（r=0.37 P<0.05）（见图1-3）；不同年龄组NAA/Cr值分别为1.46±0.28,1.49±0.35,1.67±0.18，各组别之间的差别无统计学意义（P>0.05）（见图1-4）。

2.2 顶叶CHO/Cr值与年龄相关性研究中显示：CHO/Cr与年龄变化呈明显负相关（r=-0.70 P<0.01）（见图1-5），随着年龄增大，CHO/Cr值在降低。与上述年龄分组相同，不同年龄组间CHO/Cr值分别为2.15±0.34,1.54±0.18,1.33±0.36，各组别之间存在明显显著性差别（P<0.01）（见图1-6）。

2.3正常成人50例受试者顶叶的NAA/Cr值男性与女性分别为1.54±0.29,1.55±0.28，（t＝0.959 P>0.05）, CHO/Cr值男性与女性分别为1.66±0.51、1.72±0.43（t＝0.438 P>0.05）。

3讨论：

在过去的30年中磁共振波谱分析广泛应用于分子物理学的研究，近6年才用于人脑研究。MRS是现有技术中能测定活体生化物质改变的唯一的非创伤性技术。其基本原理是利用化学位移和J耦合现象进行一系列特定原子核及其化合物分析，目前唯一的一种能非介入性测定活体体内化学代谢改变的技术，可以对体内有关能量代谢和病灶代谢状况的变化做连续性动态观察。

正常成人1H-MRS可以有以下几个高峰：氮-乙酰门冬氨酸（NAA）通常认为是神经元存在的标志，与神经元的完整性有关，高峰的位置在2.0ppm，Cho 波包括磷酸甘油胆碱、磷酸胆碱和磷脂酰胆碱，反映脑内总的胆碱量，高峰的位置在3.2ppm。Cr是总肌酸中的甲基组，包括肌酸与磷酸肌酸（Cr＋PCr），是能量代谢的产物，在同一个体脑内不同代谢条件下，总量是恒定的。因此可以将Cr作为参照的波峰，得出其他代谢物质与Cr的相对值，从而进行比较。高峰的位置在3ppm和3.9ppm[3]。

本研究收集了50例正常成人受试者的资料，分别探讨了年龄与NAA/Cr值、CHO/Cr值之间相关性，并且分别探讨了不同年龄组间的NAA/Cr、CHO/Cr之间的差异。首先我们要强调我们并没有做代谢物浓度的绝对定量，而是相对的把Cr 作为在受试者内部标准的标化值，因为通常认为Cr包括肌酸与磷酸肌酸，是能量代谢物质，在同一个体脑内不同代谢条件下，单一代谢物浓度的在个体间的变异太大，但肌酸与磷酸肌酸总量是恒定的。因此可以将Cr作为参照的波峰，得出其他代谢物与Cr的相对比，从而进行比较[4]。

研究结果显示在19－49岁之间NAA/Cr与年龄无明显相关性，不同年龄组间NAA/Cr值无显著性差异。众所周知，NAA/Cr是公认的神经元代谢功能的一种标志，在许多脑损害时其浓度下降[5-7]。本研究结论顶叶皮质的NAA/Cr值在此年龄阶段较稳定，说明可能与神经元发育成熟有关，神经元代谢功能在此年龄阶段比较稳定。本结论与范国光等学者研究是一致的，其研究发现18－50之间NAA/Cr 与年龄的r（相关系数）值为0.134-0.167之间，P>0.05，发现NAA/Cr与年龄无明显相关性。本研究重点选择了此年龄段进行研究NAA/Cr与年龄之间的相关性，随着年龄的增长NAA/Cr还是有增高的趋势，这提示此阶段的人群脑代谢功能还是相当活跃的[8]。本研究另一发现在19－49岁之间CHO/Cr与年龄呈现负相关，不同年龄组间CHO/Cr值存在显著性差异。通常认为CHO/Cr值是反映细胞膜

磷脂代谢和髓鞘改变的一个组成成份，并反映膜的更新，而且是乙酰胆碱和磷脂酰胆碱的前体[5-7]。本研究结论说明顶叶皮质的CHO/Cr值改变反映了成人脑内髓鞘化逐渐完成的过程，其含量降低随年龄降低可能是参与髓鞘形成过程中转变为MRS所不能发现的髓鞘大分子结构[9]。因此在把CHO/Cr值作为对照组时必须考虑到年龄的因素，但是在既往的国外学者的研究中，例如Kuzniecky以及Simone 等研究者均未考虑年龄的因素而直接进行把Cho/Cr作为研究的对照组，因而产生了在不同皮质发育障碍患者的病变区Cho/Cr升高或降低，结果差异很大。故在本研究中，我们强调Cho/Cr值与年龄的呈现明显相关性，不同组间差别很大，所以比较时必须考虑年龄的改变，因而当我们在应用磁共振波谱研究疾病时，应考虑年龄的因素，对大样本资料进行年龄分组，然后进行多因素分析，从而使我们的结论更可靠。

研究发现相同部位正常受试者50例顶叶的NAA/Cr值、CHO/Cr值分别在不同性别人群之中进行对比。结果提示不同性别的两组中，NAA/Cr值、CHO/Cr值没有显著性差别，进一步提示尽管男性与女性有很多特征性的不同，但是正常成人脑组织已经发育成熟，影响男性与女性的特征的激素并未影响到脑的代谢功能。我们同时对同一受试者进行对称比较顶叶的NAA/Cr值、CHO/Cr值结果显示无差异。提示脑代谢在脑内分布均匀。当进行病例对照研究时，可选用单侧的结果进行比较。

综上所述，多体素多体素磁共振质子波谱可无创观察不同年龄组正常人脑组织代谢情况，获得主要代谢产物与年龄的关系，为临床提供参考。

参考文献：

[1]Novotny E,Ashwal S,Shevell M. Proton magnetic resonce spectroscopy: an emerging technology research[J] .Pediatr Res, 1998,44:1-10.

[2]Fang WD,Luo TY，Lv FJ，et al.The value of Cho/Cr-n in differentiating brain absences from necrotic or cystic glioma and metastasis[J].Journal of Clinical Radiology.2005,24(9):769-772.

[3]Safriel Y,Pol-Rodriguez M, Novotny EJ,et al.Reference values for long echo time MR spectroscopy in healthy adults[J].AJNR.2005,26(6):1439-1445 [4]Brooks WM,Friedman SD,Stidlty CA.Reproducibility of 1H-MRS in vivo[J].Magn

Reson Med,1999,41(1):193-197.

[5]Prost R,Haughton V ,Li S.Brain tumors:localized 1H-MRS spectroscopy at 0.5 T[J]. Radiology,1997,204:235-238.

[6]Prost RW,Mark L,Muweaseen M,et al.Detection of glutamine/glutamate in vivo at 0.5T[J].Magn Reson Med,1997,37:614-618.

[7]Poptani H,Gupta RR,Pandey,et al. Characterization of ineracranical mass lesions with in Vivo proton MR spectroscopy[J].ARJR,1995,16:1593-1603.

[8]范国光，吴振华，张伟等。我国正常成人脑灰质的MRI 及1H-MRS 定量研究[J]。实用放射学杂志，2001，17(2):81-85.

[9]Roland K,Jeroen G,Peter C,et al.Age-dependent changes in localized pronton and phosphorus MR[J].Radiology,M R M ，1993，30：424-437.

实验图示：

图1－1 正常受试者，大箭头所示大矩形框为本研究所选择的感兴趣体素区(VOI)，其中包含双侧顶叶皮质和半卵园区，其内的小箭头所示方形框为选择的感兴趣区(ROI)，顶叶皮质。 Figure 1－1 1

H-MRS acquired from localized volume of interest(VOI).

图1－2 所选方形框的代谢曲线，可见该点NAA(氮乙酰天门冬氨酸) 、Cr(肌酸复合物)、 Cho(胆碱)的波峰及数值。NAA 位于2ppm , Cho 位于3.2ppm ,Cr 位于3ppm 和3.9ppm.。 Figure 1－2 Resonances of N-acetyl aspartate(NAA) at 2ppm, choline(Cho) at 3.2ppm,creatine(Cr) at 3 and 3.9ppm. CHO

NAA

Cr

图1－3正常受试者NAA/Cr值随年龄（19-49岁）变化

Figure1-3 The changes of NAA/Cr from 19 to 49 years

图1－4 不同年龄段间NAA/Cr值之间比较

Figure1-4 The comparision ofNAA/Cr among different age teams

图1－5正常受试者CHO/Cr值随年龄（19-49岁）变化

Figure1-5 The changes of CHO/Cr from 19 to 49 years

图1－6 不同年龄段间CHO/Cr值之间比较

Figure1-6 The comparision of CHO/Cri among different age teams

磁共振波谱分析MRS

磁共振波谱分析MRS MRS 为目前唯一能无创性观察活体组织代谢及生化变化的技术。在相同的磁场环境下，处于不同化学环境中的同一种原子核，由于受到原子核周围不同电子云的磁屏蔽作用，而具有不同的共振频率。波谱分析就是利用化学位移研究分子结构，化学位移的程度具有磁场依赖性、环境依赖性。NAA：N-乙酰天门冬氨酸，神经元活动的标志位于： 2.02ppmCreatine：Cr肌酸，脑组织能量代谢的提示物，峰度相对稳定，常作为波谱分析时的参照物，位于： 3.05ppm Choline：Cho胆碱，细胞膜合成的标志位于：3.20ppm Lipid：脂质，细胞坏死提示物位于：0.9-1.3ppm Lactate：乳酸，无氧代谢的标志位于：1.33-1.35ppm Glutamate：Glx谷氨酰氨，脑组织缺血缺氧及肝性脑病时增加位于：2.1-2.4ppmmI：肌醇代表细胞膜稳定性，判断肿瘤级别位于：3.8ppmN-乙酰基天门冬氨酸（NAA） ·正常脑组织1H MRS中的第一大峰，位于 2.02-2.05ppm ·与蛋白质和脂肪合成，维持细胞内阳离子浓度以及钾、钠、钙等阳离子通过细胞和维持神经膜的兴奋性有关·仅存在于神经元内，而不会出现于胶质细胞，是神经元密度和生存的标志·含量多少反映神经元的功能状况，降低的程度反映了其受损的大小

肌酸（Creatine） ·正常脑组织1H MRS中的第二大峰，位于3.03ppm附近，有时在3.94ppm 处可见其附加峰（PCr）·此代谢物是脑细胞能量依赖系统的标志·能量代谢的提示物，在低代谢状态下增加，在高代谢状态下减低·峰值一般较稳定，常作为其它代谢物信号强度的参照物。 胆碱（Choline）·位于3.2 ppm附近，包括磷酸胆碱、磷酯酰胆碱和磷酸甘油胆碱·细胞膜磷脂代谢的成分之一，参与细胞膜的合成和蜕变，从而反映细胞膜的更新·Choline 峰是评价脑肿瘤的重要共振峰之一，快速的细胞分裂导致细胞膜转换和细胞增殖加快，使Cho峰增高·Cho峰在几乎所有的原发和继发性脑肿瘤中都升高·恶性程度高的肿瘤中，Cho/Cr比值显示增高· 同时Cho是髓鞘磷脂崩溃的标志，在急性脱髓鞘疾病，Cho水平显著升 乳酸（Lac）·位于1.32ppm，由两个共振峰组成·TE=144，乳酸双峰向下；TE=288，乳酸双峰向上；·正常情况下，细胞代谢以有氧代谢为主，检测不到Lac峰，或只检测到微量·此峰出现说明细胞内有氧呼吸被抑制，糖酵解过程加强·脑肿瘤中，Lac出现提示恶性程度较高，常见于多形胶质母细胞瘤中·Lac也可以积聚于无代谢的囊肿和坏死区内，脑肿瘤、脓肿及梗塞时会出现乳酸峰。 脂质（Lip）·位于1.3、0.9、1.5和6.0 ppm处，分布代表甲

核磁共振波谱分析

核磁共振波谱分析 1.基本原理 核磁共振是在电磁波的作用下，原子核在外磁场中的磁能级之间的共振跃迁现象。因此，要产生核磁共振，首先原子核必须具有磁性。自旋量子数I=0的原子核没有磁性，自旋量子数I≠0的原子核具有磁性。 I=1/2：1H，13C，15N，19F，31P，77Se，113Cd，119Sn，195Pt. I=3/2：7Li，9Be，11B，23Na，33S，35Cl，37Cl，39K，63Cu，79Br 此外还有I=5/2，7/2，9/2，1，2，3等。 I=1/2的原子核，电荷均匀分布在原子核表面，核磁共振的谱线窄，最适合核磁共振检测。1H，13C原子核是最为常见，其次是15N，19F，31P核。 除了原子核具有磁性外，要产生核磁共振，还必须外加一静磁场和一交变磁场。在磁场中，通电线圈产生磁距，与外磁场之间的相互作用使线圈受到力矩的作用而发生偏转。同样在磁场中，自旋核的赤道平面也受到力矩作用而发生偏转，其结果是核磁距围绕磁场方向转动，这就是拉莫尔进动。

其进动频率与外加磁场成正比，即：v=（?/2π）*H0。 V—进动频率； H0—外磁场强度； ?—旋磁比。 在相同的外磁场强度作用下，不同的原子核以不同的频率进动。如果在垂直于外磁场方向加一交变磁场H1，其频率v1等于原子核的进动频率v。此时，就产生共振吸收现象。即 使原子核在外磁场中的磁能级之间产生共振跃迁现象，也即核磁共振。 2.核磁共振波普在化学中的应用 2.1 基本原则 从核磁共振波谱得到的信息主要有化学位移、偶合常数、峰面积、弛豫时间等。 化学位移在有机化合物中，各种氢核周围的电子云密度不同（结构中不同位置）共振频率有差异，即引起共振吸收峰的位移，这种现象称为化学位移。化学位移的标准：相对标准TMS（四甲基硅烷）位移常数δ =0。与裸露的氢核相比，TMS的化学位移最大，但规定 TMS TMS=0，其他种类氢核的位移为负值，负号不加。采用此标准的原因：（1）12个氢处于完全相同的化学环境，只产生一个尖峰；（2）屏蔽强烈，位移最大；只在图谱中远离其他大多数待研究峰的高磁场区有一个尖峰；（3）易溶于有机溶剂，沸点低，易回收。影响因素：（1）诱导效应：吸电子，电子云降低，屏蔽下降，低场出现，图左侧；（2）共轭效应；（3）磁各相异性效应；（4）范得华效应；（5）氢键去屏蔽效应：电子云密度降低，产生去屏蔽作用，化学位移向低场；（6）溶剂效应。 弛豫过程：大量（而不是单个）原子核的运动规律。高能态原子核通过非辐射形式放出能量而回到低能态的过程叫弛豫过程。 屏蔽效应：核受周围不断运动着的电子影响，使氢核实际受到的外磁场作用减小, 这种对抗外磁场的作用为屏蔽效应，通过屏蔽效应可分析核周围情况。δ小，屏蔽强，σ大，共振需要的磁场强度大，在高场出现，图右侧；δ大，屏蔽弱，σ小，共振需要的磁场强度小，在低场出现，图左侧。 自选耦合和自旋裂分：分峰是由于分子内部邻近氢核自旋的相互干扰引起的，这种邻近氢核自旋之间的相互干扰作用称为自旋偶合，由自旋偶合引起的谱线增多现象称为自旋裂分。 n+1规律：当某基团上的氢有n个相邻氢时，它将裂分为n+1个峰。若这些相邻氢核处于不同的化学环境中，如一种环境为n个，另一种为n’个，则将裂分为（n+1)(n’+1)个峰。

正常脑组织发育的磁共振质子波谱分析-第三军医大学学报

多体素磁共振质子波谱分析在正常成人脑组织发育的研究 黄华冯占辉吕发金方芳彭娟晏勇* 重庆医科大学附属第一医院神经内科重庆市神经病学重点实验室，重庆 400016 [摘要]：目的：应用多体素2D1H-MRS观察正常成人脑组织主要代谢化合物随年龄变化规律。方法：应用场强为1.5T的磁共振成像系统对50例正常人（19－49岁）脑组织进行1H-MRS采集。计算氮-乙酰门冬氨酸（NAA）与肌酸（Cr）的峰下面积比值以及胆碱复合物（Cho）与肌酸（Cr）峰下面积的比值，并分别与年龄进行相关分析。结果：NAA/Cr值与年龄增加无明显相关性，有逐渐增高趋势。Cho/Cr值随年龄增长呈递减。结论：多体素磁共振质子波谱可无创观察不同年龄组正常人脑组织代谢情况，获得主要代谢产物与年龄的关系，为临床提供参考。 [关键词]正常成人，脑，多体素磁共振波谱 Proton Magnetic Resonance Spectroscopy in Dvelopment of the Normal Adult Brain [Abstract] Objective ：To discover the metabolic change of brain with age in normal person by using volume-selective , two dimensional 1H-MRS. Method :1H-MRS was obtained use PRESS sequence in 50 normal persons from 19 to 49 years. The areas under the peaks were measured, the ratio of N-acetylaspartate（NAA）, choline（Cho）to creatine（Cr）were caculated .The relationship between the ratio of NAA/Cr, Cho/Cr decreased and age was examined by statistics method. Result: We found there is no relationship between NAA/Cr and age. The ratio of Cho/Cr decreased with age. Conclusion: MRS can detect the metablolic change of the brain with age in normal people, and show the development of the normal brain noninvasively. [keywords]: Nomal adult; Brain , Two dimensional 1H-MRS 基金项目：国家自然科学基金(30570636) 作者简介：黄华四川达县人在读博士主研方向：难治性癫痫皮质发育障碍E-mail: hhdocter@https://www.wendangku.net/doc/7c17486453.html, 。 *[通讯作者]晏勇，重庆医科大学教授，主任医师，博士生导师，E-mail：yyanpro@https://www.wendangku.net/doc/7c17486453.html,

核磁共振波谱分析报告

核磁共振波谱分析 1946年美国科学家布洛赫(Bloch)和珀塞尔（Purcell）两位物理学家分别发现在射频*（无线电波*0.1～100MHZ,106～109μm）的电磁波能与暴露在强磁场中的磁性原子核相互作用,引起磁性原子核在外磁场中发生磁能级的共振跃迁,从而产生吸收信号,他们把这种原子对射频辐射的吸收称为核磁共振(NMR)。NMR 和红外光谱，可见—紫外光谱相同之处是微观粒子吸收电磁波后在不同能级上跃迁。引起核磁共振的电磁波能量很低,不会引起振动或转动能级跃迁,更不会引起电子能级跃迁。.根据核磁共振图谱上吸收峰位置、强度和精细结构可以研究分子的结构。化学家们发现分子的环境会影响磁场中核的吸收，而且此效应与分子 结构密切相关。1950年应用于化学领域，发现CH 3CH 2 OH中三个基团H吸收不同。 从此核磁共振光谱作为一种对物质结构（特别是有机物结构）分析的确良非常有效的手段得到了迅速发展。1966年出现了高分辨核共振仪，七十年代发明了脉冲傅立叶变换核磁共振仪，以及后来的二维核磁共振光谱（2D-NMR），从测量1H 到13C、31P、15N，从常温的1～2.37到超导的5T以上，新技术和这些性能优异的新仪器都核磁共振应用范围大大扩展，从有机物结构分析到化学反应动力学，高分子化学到医学、药学、生物学等都有重要的应用价值。 §4-1核磁共振原理 一、原子核自旋现象 我们知道原子核是由带正电荷的原子和中子组成，它有自旋现象原子核大都围绕着某个轴作旋转运动，各种不同的原子核，自旋情况不同。原子核的自旋情况在量子力学上用自旋量子数I表示，有三种情况： ①I=0,这种原子核没有自旋现象,不产生共振吸收(质量数为偶数(M),电子数,原子数为偶数(z)为12G,16O,32S) ②I=1、2、3、…、n，有核自旋现象，但共振吸收复杂，不便于研究。 ③I=n/2（n=1、2、3、5、…）有自旋现象，n〉1时，情况复杂，n=1时，I=1/2，

脑磁共振波谱分析的临床应用

脑磁共振波谱分析的临床应用 苏州大学附属一院影像中心丁乙 磁共振波谱（MR spectroscopy，MRS）是目前唯一能无创伤地探测活体组织化学特性的方法。在许多疾病中，代谢改变先于病理形态改变，而MRS对这种代谢改变的潜在敏感性很高，故能提供信息以早期检测病变。磁共振波谱mRS）研究人体细胞代谢的病理生理改变，而常规MRI则是研究人体器官组织大体形态的病理生理改变，但二者的物理学基础都是核共振现象。 一、MRS的原理 磁共振信号的共振频率由两个因素决定①旋磁比r，即原子的内在特性②核所处位置的磁场强度。 核所受的磁场主要由外在主磁场（B。）来诀定，但是核所受的磁场强度也与核外电子云及邻近原子的原子云有关。电子云的作用会屏蔽主磁场的作用，使着核所受的磁场强度小于外加主磁场。这种由于电子云的作用所产生的磁场差别被称为化学位移。因此，对于给定的外磁场，不同核所处的化学环境不一样，从而产生共振频率的微小差别，导致磁共振谱峰的差别，从而识别不同代谢产物及其浓度。 MRS可检测许多重要化合物的浓度，根据这些代谢物含量的多少可以分析组织代谢的改变，1H-MRS可测定12种脑代谢产物和神经递质的共振峰，N-乙酸门冬氨酸(NAA)、肌酸（Cr）磷酸肌酸（PCr）胆碱（cho）肌醇（MI）谷氨酸胺Gln）谷氨酸盐（Glu)乳酸（Lac）等。生物中，许多生物分子都有31P，这些化合物参与细胞的能量代谢和与生物膜有关的磷脂代谢，31P－MRS被广泛用在对脑组织能量代谢及酸碱平衡的分析上，可以检测磷酸肌酸(PCr人无机磷酸盐(PI）α- A TP、β-A TP、γ—ATP的含量和细胞内的PH 值。 二、MRS的临床应用 1．正常人的脑MRS MR波谱变化可反映神经元生长分化，脑能量代谢和髓鞘分化瓦解过程改变。NAA是哺乳动物神经系统中普遍存在的化合物，几乎所有的NAA均存在于神经对内，目前将NAA作为反映神经元功能的内标物。正常人有很高的NAA／Cr）值，NAA下降提示神经元的缺失和破坏。Cho和Cr在神经元和神经胶质细胞内均被发现，但细胞研究证明，星形胶质和少突胶质细胞内Cho和Cr含量明显高于神经 元，故Cho和Cr增加提示有神经胶质增生。由于NAA减少或Cho、Cr增加，导致了NAA／（Cho＋Cr）上值降低，上值常作为反映神经元功能的指标。此外，1H-MAS发现NAA在人出生后一年内增加近两倍，肌酸信号也相应增加，NAA／Cr。及Giu-n/Cr随年龄增长而上升，MI/Cr随年龄的增长而下降，31P-MRS 研究也发现，磷酸一脂（PME）的信号相对于其他代谢产物来说随年龄增加衰减，磷酸肌酸则相反，这说明，通过定量分析脑组织代谢产物的MRS，可了解脑组织的发育成熟度，同时也提示我们在观察病理性波谱时，应考虑到年龄相关性变化。 2．癫痫的MRS 1H-MAS显示癫痫灶侧近中颞叶内NAA峰值降低，减少22% ChO和Cr分别增加25％和15%。NAA 的减少说明癫痛灶内神经元的缺失、受损或功能活动异常。Cr和Cho升高反映胶质细胞的增生，研究倾向于把NAA/Cho＋Cr作为定侧或判定异常的标志。正常人NAA／ChO＋Cr值的低限为0．72，两侧差值超过0．05或双侧较正常对照组明显降低均为异常。比值降低说明海马硬化。NAA/Cho+Cr的定侧敏感性为87%，准确率为96%此外1H-MAS还可用于测定与癫痫活动有关的神经递质，r一氨基丁酸（GABA）谷氨酸（Gln）和谷氨酸盐（GLn）． 3．脑肿瘤的MRS 1H-MAS是研究脑肿瘤物质和能量代谢的有效方法，有助于脑肿瘤的诊断和鉴别诊断，能提供其组织分级、术后复发和疗效评价等信息。 肿瘤组织的1H-MAS与正常脑组织有显著差异，其中ChO峰值升高提示膜代谢增加，NAA峰值降低提示神经元受压移位。脑膜瘤、转移瘤的1H-MAS显示NAA信号缺乏，肌酸峰值降低。另外，脑膜瘤的1H-MAS 还常见异常丙氨酸信号。转移瘤可见特征性的成对共振峰，系可流动脂质产生。低度恶性胶质瘤肌酸信号

磁共振波谱分析脑肿瘤诊断和鉴别诊断上的应用

磁共振波谱分析脑肿瘤诊断和鉴别诊断上的应用 摘要：目的：探究对脑肿瘤患者应用磁共振波谱的诊断准确率和鉴别准确率。方法：选择我院中2016年8月至2017年10月间收治的脑内肿瘤患者100例作为研究对象，所有患者经临床病理诊断均确诊为脑内肿瘤。所有患者均采用磁共振波谱，对其脑肿瘤进行诊断，并分析其类型，评价所有患者的磁共振波谱检查结果与病理诊断之间的差异。结果：实验结果显示，本次研究中，采用磁共振波谱进行脑肿瘤诊断的准确率为89（89.00%）。而整出结果中与病理诊断结果吻合度较高。结论：在对临床脑肿瘤患者进行诊断的过程中，能够采用磁共振波谱方式，对患者的脑肿瘤以及类型进行鉴别和诊断，具有较高的准确率，是一种积极的诊断方案，值得推广使用。 关键词：磁共振波谱；脑肿瘤；诊断方案；肿瘤鉴别 脑肿瘤是一种临床上十分常见且严重的肿瘤类型，主要会对患者造成极大的健康威胁，严重时甚至可能剥夺患者的生命。所以不仅在治疗时需要采用积极的方式对患者进行治疗，而在对患者进行诊断时也需要，对患者的具体症状进行明确，才能保证治疗方案的有效性，为患者的治疗争取时间。磁共振波谱分析是目前临床上一种常用的诊断方案，对于分子结构具有较强的解析能力，所以在对患者进行脑内肿瘤的诊断时，能够获得较好的效果。本次研究中，选择我院中2016年8月至2017年10月间收治的脑内肿瘤患者100例作为研究对象，探究对脑肿瘤患者应用磁共振波谱的诊断准确率和鉴别准确率，取得了一定效果，现报道如下。 1一般资料与方法 1.1一般资料 选择我院中2016年8月至2017年10月间收治的脑内肿瘤患者100例作为研究对象，其中男性患者56例，女患者44例，患者年龄为36～68岁，平均年龄为（48.52±5.29）岁。所有患者均采用手术病例检查后确认为脑内肿瘤，并经行磁共振波谱检查诊断为脑内肿瘤患者，其中顶叶肿瘤患者36例、颞叶肿瘤患者28例、丘脑肿瘤患者13例、脑内其他部位肿瘤患者为23例。所有患者对本次研究均知情，且签署知情同意书。所有患者经临床检查，均不患有其他全身器质性疾病或手术禁忌症。所有患者在一般资料上无明显差异，不具有统计学意义（P＞0.05）。 1.2方法 所有患者均采用西门子 HDXT 1.5T进行磁共振扫描治疗，采用8通道头颈联合线圈对患者进行磁共振波谱检查。在对患者进行诊断时，应当根据患者的临床表现，判断患者脑肿瘤区域的大致部位，并选择其最大层面作为磁共振波谱扫描的感兴趣区，做好相应的陈列定位工作。除此之外，在对患者进行脑肿瘤诊断时，使用点分辨波谱的分析数列进行分析。在诊断完毕后，采用机械自带的后期处理软件，对诊断数据进行处理，根据患者的脑肿瘤实际代谢物质来对患者的病灶合并症状况进行判断，确定患者的脑肿瘤类型和部位。 1.3 统计学方法 所有患者的临床基础资料均用统计学软件SPSS17.0或是SPSS19.0处理，其中总有效率与不良反应发生情况等计数资料用率（%）的形式表达，数据采取卡方检验，计量资料用（均数±标准差）的形式表示，并采取t检验，若p<0.05，则